近幾年，家電逐漸走向變頻化和智能化，作為家電中非常重要的主控芯片MCU市場也出現(xiàn)了新的市場形勢。
隨著智能化和變頻化發(fā)展，很多傳統(tǒng)家電需要更新升級，同時也衍生出不少創(chuàng)新的家電產品，這不僅使家電MCU用量增加，同時對MCU的性能要求也更高，很多在MCU領域積累多年的國產MCU廠商也因此找到了新的機會點。
另外，近些年國外出口限制不斷升級，不少國內家電廠商也擔心長期依賴海外芯片，未來也可能會遇到斷供的風險，開始傾向于嘗試使用國內芯片，來保證供應安全，國產MCU廠商也迎來了更多進入家電供應鏈的機會。
簡而言之，從市場需求方面來看，家電行業(yè)提高了對MCU的產品特性要求，同時市場需求量也有所增加，從供應方面來看，以前家電行業(yè)的MCU供應主要來自國外，而現(xiàn)在國內家電MCU廠商逐漸登上舞臺。
市場需求攀升，家電智能化對MCU性能要求更高
目前家電行業(yè)對MCU的需求處于穩(wěn)定增長態(tài)勢。近幾年，為了滿足日益增長的節(jié)能環(huán)保需求，高效能變頻家電逐漸成為主流，包括冰箱、洗衣機、空調等白色家電，吸油煙機、洗碗機等廚電，吹風機、榨汁機等小家電。
相對于定頻家電，變頻家電具有更好的節(jié)能效果，更高的自動控制精準度。隨著變頻技術的普及，MCU作為家電變頻控制板卡的核心部件，用量也出現(xiàn)大幅增長。
智能化也是家電行業(yè)現(xiàn)在的熱門話題，當前既有80后消費者對精致生活的需求提升，又有90、00后消費者對潮流生活、懶人生活的需要，消費升級進入新一輪周期，同時物聯(lián)網、移動互聯(lián)網、人工智能、大數(shù)據等技術的快速發(fā)展，也讓滿足消費升級的高端家電成為可能。
那么為了滿足智能化和變頻化，家電對MCU又有哪些新的要求？
第一，對MCU處理能力和存儲空間要求更高。
隨著人們生活水平的提升，對家電的需求不同以往，比如，冰箱不僅要求保鮮，還要個性化；空調也需要智能化。東軟載波微電子市場總監(jiān)楊曉俊對電子發(fā)燒友表示，“智能化需求更高，對MCU的FLASH要求更多，存儲功能更強大，可以為開發(fā)工程師留有未來程序升級的空間，來適應各種模式和人群。”
目前，家電對MCU的需求在向處理速度更快、大空間存儲等的向轉變，楊曉俊說，“十年前，我們在國內主流家電企業(yè)主推的芯片基本都是8位MCU，F(xiàn)lash空間主要為16K--32K，封裝引腳集中在28PIN和32PIN。而現(xiàn)在，隨著智能家電的興起，這類8位MCU無論是芯片的運算能力、存儲空間，還是外設接口，都已經不能滿足家電智能化和聯(lián)網化的需求。”
東軟載波微電子早在10年前就開始32位MCU的研發(fā)布局，楊曉俊表示，當前公司在家電產品領域已經完成多款32位MCU的工藝升級優(yōu)化，產品已經在波輪洗衣機、滾筒洗衣機和冰箱顯示板、家用空調和商用空調上形成完整解決方案，大部分產品已經量產。
東軟載波微電子正在主推的ES32F0654系列32位高性能MCU，具有最大256K Flash存儲器，32K SRAM，48MHz主頻，6通道DMA，8通道PIS，2路模擬比較器，12位ADC，最高可達88個I/O口，集成多種豐富外設，支持CAN2.0，內置溫度傳器和內部參考電壓等，封裝覆蓋48-100Pine，除了可應用于智能家電上，還可廣泛用于工業(yè)控制、消防安防、汽車電子、儀器儀表等領域，可替代多款國外32位主流MCU芯片。
國民技術牟鑫慧在MCU處理能力和存儲空間方面也有類似的觀點，他表示，隨著變頻化控制技術的普及，家電產品對MCU的處理能力、存儲運行資源及模擬外設的集成度都有更高的要求，這樣可以滿足產品更高的運行效率、更極致的使用體驗、更便捷豐富的功能和更高的性價比。
國民技術N32G4xx系列MCU產品就具備最高達144MHz的主頻、最大512KB的存儲和144KB的運行資源，以及更豐富的模擬外設資源，在空調、冰箱和洗衣機、油煙機、跑步機等變頻控制產品場景下，可以提供更優(yōu)的性能和更高的集成度等。
比如空調方案，可以采用先進的無位置傳感器FOC控制策略在單顆N32G455芯片上實現(xiàn)壓縮機FOC調速功能、風機轉矩控制、電子膨脹閥控制、NTC檢測、串口監(jiān)控以及各種安全保護措施，具備高集成度、高效的FOC執(zhí)行性能、魯棒性好等特點，在家用空調、商用空調、車用空調、家用冰箱等多電機場景中都適用。
再比如變頻冰箱壓縮機方案，可以基于N32G432系列MCU，采用先進的無位置傳感器FOC控制策略，具有支持單電阻、雙電阻及三電阻采樣無感FOC控制；零速閉環(huán)啟動，低頻力矩補償，振動??；熱啟動迅速，幾秒內可重新啟動；額定功率下，不同負載下恒速輸出等特點，適用于家用冰箱、商用空調、車用空調等單個壓縮機變頻調速的應用場景。
第二，要求MCU具有支持無線連接、聯(lián)網數(shù)據安全保護等性能。
就如上文所言，現(xiàn)在80后、90后、00后消費者對精致生活和潮流生活的追求，以及物聯(lián)網、人工智能、大數(shù)據等技術發(fā)展成熟，讓滿足消費升級的高端家電成為必然，而滿足這些生活場景的整體化聯(lián)動解決方案，就要求產品具有WiFi等網絡連接功能。
并且，當前疫情防控趨于常態(tài)化，也促進了家電智能化的發(fā)展和普及，無線連接和結合智能終端的智能化控制，逐漸成為各種家電產品的標配和賣點，國民技術牟鑫慧表示，這就對主控MCU提出了更高的要求，包括MCU對無線連接的支持、對聯(lián)網數(shù)據安全的保護的支持以及需要更低的功耗等。
國民技術為此推出了N32L4xx系列和N32WB系列無線連接MCU產品，具有低功耗、支持BLE5.x無線連接技術、集成硬件安全功能和算法引擎安全特性等特點，全方位的MCU產品可以全面支持家電和小家電產品智能化升級。
第三，需要MCU集成觸摸控制、屏幕顯示等模塊，集成度更高。
當前中國大規(guī)模產業(yè)升級和中國智造水平不斷提升，市場對于家電MCU的需求是巨大的。
中微半導體家電應用開發(fā)部部長羅洪健認為，隨著家電行業(yè)逐漸向智能化發(fā)展，家電MCU也將向整合數(shù)字與模擬的混合電路方向發(fā)展，向集成觸摸控制、屏幕顯示、多電壓輸出驅動等模塊，實現(xiàn)顯示和觸摸控制的人機交互功能趨勢發(fā)展，未來高可靠性和高集成度的家電MCU市場將會進一步增大。
目前中微半導體高性能觸摸MCU，內置高速采樣、高精度調節(jié)電路，可以做到接近感應、隔空觸摸、高防水性能；抗干擾方面，內置模擬、數(shù)字專有濾噪電路，易過注入電流（CS）、EFT（群脈沖）測試；同時內置硬件展頻模塊，專有觸摸檢測電路，傳導騷擾(CE)、輻射騷擾(RE)性能優(yōu)異。觸摸產品系列已覆蓋51和RISC結構，F(xiàn)LASH空間2K~32K，芯片管腳8PIN~32PIN。采用國家級專利觸控技術，有效解決電磁干擾（EMI）和電磁敏感度（EMS），具有高信噪比、高靈敏、高可靠性、低功耗等特點，可實現(xiàn)隔空觸摸，滑條觸摸、防水、觸摸喚醒等功能，廣泛應用于大家電、廚衛(wèi)電器、生活電器、個人護理、智能家居等。
其中CMS80F761x系列系統(tǒng)時鐘最高支持48MHz，64K Flash，4K通用XRAM，最大支持46通道觸摸及46通道高精度12位快速ADC，以豐富功能已在智能家電領域獲得廣泛采用。
同時羅洪健還認為，全球中高端家電芯片市場已經形成相對穩(wěn)定的競爭格局，而且白電產品因為本身售價較高，芯片占比相對較低，更多的關注點會集中在產品本身的可靠性、安全性、品牌價值及市場認可度等上面。
而小家電產品由于產品更加多樣、外觀也更加小巧，需求會重點集中在操作簡單、功耗較低、豐富集成、選型豐富且提供整體家電芯片解決方案等方面。
事實上，高端、智能、節(jié)能和可以聯(lián)動的小家電產品市場占有率正在不斷提升。中微半導體可針對這種高端智能產品需求，提供不同類型解決方案，包括廚衛(wèi)電器、生活電器、健康護理等領域，羅洪健對電子發(fā)燒友表示，這種一站式服務可快速助力小家電企業(yè)智能化升級。
國產MCU逐漸獲得市場認可，不足之處需如何應對
中國是家電大國，銷售額上億萬元，然而國內家電行業(yè)MCU市場占有率不到10%。為什么國內家電行業(yè)的MCU自給率如此之低？
東軟載波微電子楊曉俊向電子發(fā)燒友介紹，我國的家電制造業(yè)起步于80年代，成長于90年代，其原始產品設計技術基本來源于國外，主控方案大都也來源于國外，主控芯片自然也是來源于國外。
目前傳統(tǒng)家電產業(yè)鏈已經十分成熟穩(wěn)定，各環(huán)節(jié)合作模式較為固定，從研發(fā)到生產需要較長時間的驗證、測試，并需要取得第三方專業(yè)機構的認證測試。更換一顆芯片，不但時間周期長，還需要得到安全認證，既耗時又費錢，還需要承擔產品質量波動的風險。
因此，一般情況下，家電企業(yè)對于已經穩(wěn)定的產品，不愿意進行相關零部件的更換，特別是MCU作為整個家電控制系統(tǒng)的心臟，企業(yè)對更換MCU都是慎之又慎，不到萬不得已，絕對不會冒險更換MCU。
國外芯片產業(yè)發(fā)源于上世紀40年代，成熟于上世紀80年代，已經在家電、汽車電子、工業(yè)控制系統(tǒng)中得到充分驗證。而國產芯片在2000年后才開始逐步發(fā)展起來，直到最近5年才逐步取得市場認可，國產MCU無論是品牌知名度還是產品美譽度、質量穩(wěn)定度、產品可靠性，都還有待市場的長期驗證。
國民技術牟鑫慧談到，通過長期不懈努力，國產MCU在成本和服務上現(xiàn)在已經具備與國外廠商同臺競爭的能力，而且國產MCU的性價比往往更高。不足之處是，由于長期形成的開發(fā)生態(tài)和慣性影響，一些行業(yè)客戶對國產MCU的信心還不夠。
而近幾年各種外界環(huán)境因素正在給國產MCU更快獲得市場認可提供契機，包括2020年突如其來的全球疫情、不斷升級的國外出口限制、以及目前還在持續(xù)的全球芯片缺貨等。
比如，2020年疫情給全球芯片供應鏈帶來危機，產能不足芯片供應緊張，相關行業(yè)都受到巨大沖擊，楊曉俊認為，這卻使得國產MCU在家電領域占有率有了非常大的提升空間。
再比如，因為國外對芯片出口限制不斷加強，不少國產家電廠商開始擔心依賴國外的芯片，未來也可能存在隨時斷供的風險，因此，為了維護供應鏈穩(wěn)定和提升產品競爭力，各大家電龍頭也在積極布局半導體器件國產化，牟鑫慧認為，家電芯片本土化勢不可擋。
中微半導體羅洪健表示，受國外疫情和缺貨漲價的影響，國產替代的呼聲越來越高，隨著國產MCU公司設計能力的持續(xù)提升，未來會在更多領域提高器件業(yè)務核心技術能力，并提高國產家電芯片自給率。
中微半導體也在積極推進國產替代，并力爭實現(xiàn)更多關鍵技術突破，目前自主研發(fā)的家電控制SoC芯片已廣泛應用于熱水器、電磁爐、微波爐、燃氣灶、油煙機、茶吧機、破壁機等家用電器，并先后被國內知名家電企業(yè)批量采用。
那么面對當前的不足，國產MCU廠商又該從哪些方面著手推進呢？
國民技術牟鑫慧談到幾點：首先，在產品和解決方案上需要有前瞻性的產品戰(zhàn)略思維，加快新產品布局與產品迭代，為廣大專業(yè)用戶持續(xù)帶來具有差異化競爭力的產品；
其次，在供應鏈和品質管理方面，需要攜手全球一流FAB廠商和封測廠商，打造可靠、敏捷的供應鏈，實現(xiàn)信息流、產品流、物流的高效運轉，并確保每一顆芯片都經過科學嚴謹?shù)馁|量管控，達到客戶滿意的可靠性、穩(wěn)定性和一致性，實現(xiàn)高品質合格交付；
最后，在生態(tài)鏈建設方面，需要建立完善的培訓機制，為合作伙伴提供24小時的保姆式服務，建立與高校的合作，促進人才培養(yǎng)，為企業(yè)輸送人才。
小結
當前全球芯片持續(xù)缺貨，近期可以說是全球芯片產業(yè)鏈有史以來產能最緊缺的一次，MCU也不例外，楊曉波表示，在整個大環(huán)境之下，我們公司也無法獨善其身，不過會盡最大努力協(xié)調上游資源，給下游客戶提供最大的保障。
整體而言，國產MCU在市場份額和技術先進性，與國際巨頭相比仍有差距。不過可以看到各廠商都在積極創(chuàng)新，探索市場真正的需求，推出更加符合當前市場需求的產品和服務，正在逐步縮小與全球行業(yè)巨頭之間的差距。
